高层建筑结构设计第七章剪力墙设计.ppt

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1、高层建筑结构设计.第七章钢砼剪力墙设计,2,简要回顾 Review,框架结构梁构件设计要点？框架结构柱构件设计要点？框架结构节点核心区设计要点？有哪些主要的构造要求？,3,概念设计墙肢大偏压计算（对称/不对称配筋）墙肢小偏压计算墙肢偏拉计算墙肢斜截面计算墙肢构造要求连梁设计与构造,本章重点（Emphases）,日本横滨地标,4,7.1延性剪力墙的抗震设计原则,强墙弱梁强剪弱弯限制墙肢的轴压比，墙肢设置边缘构件设置底部加强部位连梁特殊措施（减小名义剪应力，加大箍筋配置，钢筋锚固、箍筋加密区范围、腰筋配置等）,剪力墙底部加强部位，应从地下室顶板算起：墙肢总高度的1/10和底部两层的较大值，且不大于

2、15m(删掉了此句)；10.2.2 带转换层的高层建筑结构，其剪力墙底部加强部位的高度应从地下室顶板算起，宜取至转换层以上两层且不宜小于房屋高度的1/10。,5,7.2 墙肢设计,破坏形态：弯曲破坏、弯剪破坏、剪切破坏、滑移破坏（施工缝截面）,NF,6,7.2.1 内力设计值-弯矩设计值（old）,无地震作用效应组合、二、三、四级：最不利组合M一级：底部加强部位及以上一 层，采用墙肢底部截面组合的 M计算值；其它部位，取墙肢 截面最不利组合的M计算值的 1.2倍双肢墙一侧大偏拉，另一侧取 1.25M,1.25V,7,new,7.2.4 抗震设计的双肢剪力墙，其墙肢不宜出现小偏心受拉；当任一墙肢

3、为偏心受拉时，另一墙肢的弯矩设计值及剪力设计值应乘以增大系数1.25。7.2.5 一级剪力墙的底部加强部位以上部位，墙肢的组合弯矩设计值和组合剪力设计值应乘以增大系数，弯矩增大系数可取为1.2，剪力增大系数可取为1.3。,8,7.2.1 内力设计值,轴力设计值:最不利组合轴力剪力设计值 一、二、三级底部加强部位 9度时尚应符合,一级1.6二级1.4三级1.2,9,10,7.2.2 墙肢偏心受压承载力计算,大偏心受压承载力计算-基本假定：平截面假定；不考虑受拉混凝土的作用；压区砼采用等效矩形应力图，应力达到；墙肢端部的纵向受拉、受压钢筋屈服；从受压区边缘算起1.5x 以外的受拉竖向分布钢筋全部屈

4、服并参与受力计算，1.5x范围以内的竖向分布钢筋不参与受力计算。,11,墙肢大偏心受压截面应变和应力分布,12,大偏心受压承载力计算,对称配筋（As=As）：由平衡条件计算等效矩形应力图受压区高度x 得,13,大偏心受压承载力计算,对砼受压区中心取矩，M=0：忽略式中x2项,14,大偏心受压承载力计算,竖向分布钢筋抵抗的弯矩：端部钢筋抵抗的弯矩：截面承载力验算要求：,15,墙肢计算步骤：,确定控制截面：墙底，改变墙厚、改变混凝土强度等级、改变配筋量的截面；确定截面最不利组合的弯矩设计值和轴力设计值；由最小配筋率确定竖向分布钢筋的截面面积Asw，计算x值和Msw；计算端部钢筋面积As：,16,墙

5、肢计算步骤：,不对称配筋：由最小配筋率确定竖向分布钢筋Asw；给定一端的端部钢筋面积As或As！；计算另一端钢筋面积。T形或I形截面：参照T形或I形截面柱的偏心受压承载力的计算方法计算配筋，按上述原则考虑竖向分布钢筋的作用。,17,小偏心受压承载力计算,截面大部分或全部受压；靠近受压较大边的端部钢筋及竖向分布钢筋屈服，计算中不考虑竖向分布压筋的作用；受拉区的竖向分布钢筋未屈服，计算中不考虑其作用。墙肢截面极限状态的应力分布与小偏心受压柱完全相同，承载力计算方法也相同。需要按照轴压验算墙肢平面外稳定，竖向分布筋按构造设置,18,墙肢偏心受拉承载力计算,大偏心受拉：假定距受压区边缘1.5x范围以外

6、的受拉分布钢筋屈服并参与工作，承载力的计算公式与大偏心受压相同，只需将轴向力N变号。抗震设计时，承载力计算公式应除以承载力抗震调整系数；计算受压区高度和计算分布钢筋抵抗矩的公式中，N要乘以。,19,20,墙肢斜截面受剪承载力计算,墙肢斜截面剪切破坏形态剪拉破坏：属脆性破坏，应避免斜压破坏：限制截面的剪压比剪压破坏：最常见的墙肢剪切破坏形态，墙肢斜截面受剪承载力计算公式的基础,21,偏心受压斜截面受剪承载力,剪跨比1.5：墙肢以剪切变形为主，首先在腹部出现斜裂缝，取混凝土出现腹剪斜裂缝时的V作为混凝土部分的受剪承载力（偏安全）1.5：出现弯剪裂缝时混凝土所承担的剪力作为混凝土受剪承载力（偏安全）

7、横向分布钢筋与混凝土共同抗剪,22,偏心受压斜截面受剪承载力,无地震作用组合时（永久、短暂设计情况）有地震作用组合时N0.2 fcbwhw时，取0.2fcbwhw 2.2时取2.2,大偏拉时右式取-N，右边第一项小于0时取为0,23,24,25,26,墙肢构造要求砼强度,各类结构用混凝土的强度等级均不应低于C20，且：1.一级抗震等级框架梁、柱及节点的砼不应 低于C302 筒体结构的砼强度等级不宜低于C30；3 作为上部结构嵌固部位的地下室楼盖的砼不 宜低于C30 4 转换层楼板、转换梁、转换柱、箱形转换结 构以及转换厚板的砼均不应低于C30；,27,墙肢构造要求砼强度,5 预应力砼结构的砼不

8、宜低于C40、不应低于 C306 型钢砼梁、柱的砼强度等级不宜低于C307 现浇非预应力砼楼盖结构的砼不宜高于C408 抗震设计时，框架柱的砼，9度时不宜高于 C60，8度时不宜高于C70；剪力墙的砼强度 等级不宜高于C60。,28,墙肢构造要求-最小截面尺寸,1 应符合高规附录D的墙体稳定验算要求。2 一、二级剪力墙：底部加强部位不应小于200mm，其他部位不应小于160mm，一字形独立剪力墙底部加强部位不应小于220mm，其他部位不应小于180mm3 三、四级剪力墙：不应小于160mm，一字形独立剪力墙的底部加强部位尚不应小于180mm。4 非抗震设计时不应小于160mm。5 剪力墙井筒中

9、，分隔电梯井或管道井的墙肢截面厚度可适当减小，但不宜小于160mm。,29,墙肢构造要求-剪压比限值要求,30,31,墙肢构造要求配筋率,7.2.17 剪力墙竖向和水平分布钢筋的配筋率，一、二、三级时均不应小于0.25，四级和非抗震设计时均不应小于0.20。7.2.18 剪力墙的竖向和水平分布钢筋的间距均不宜大于300mm，直径不应小于8mm。剪力墙的竖向和水平分布钢筋的直径不宜大于墙厚的1/10。,32,墙肢构造要求配筋率,7.2.19 房屋顶层剪力墙、长矩形平面房屋的楼梯间和电梯间剪力墙、端开间纵向剪力墙以及端山墙的水平和竖向分布钢筋的配筋率均不应小于0.25，间距均不应大于200mm。,

10、33,墙肢构造要求配筋率,10219 部分框支剪力墙结构中，剪力墙底部加强部位墙体的水平和竖向分布钢筋的最小配筋率，抗震设计时不应小于0.3，非抗震设计时不应小于0.25；抗震设计时钢筋间距不应大于200mm，钢筋直径不应小于8mm。,34,墙肢构造要求-轴压比限值,在重力荷载代表值作用下一、二、三级剪力墙的墙肢轴压比不宜超过下表限值,35,墙肢构造要求-约束边缘构件,剪力墙两端和洞口两侧应设置边缘构件，一、二、三级剪力墙底层墙肢底截面的轴压比大于表的规定值时，以及部分框支剪力墙结构的剪力墙，应在底部加强部位及相邻的上一层设置约束边缘构件，约束边缘构件应符合本规程第条的规定；,36,除此之外，

11、剪力墙应设置构造边缘构件；B级高度高层建筑的剪力墙，宜在约束边缘构件层与构造边缘构件层之间设置12层过渡层，过渡层边缘构件的箍筋配置要求可低于约束边缘构件的要求，但应高于构造边缘构件的要求。,墙肢构造要求-约束边缘构件,37,本条为原规程的修改、完善。增加了B级高度高层建筑剪力墙约束边缘构件与构造边缘构件之间设置过渡层的要求；增加了低轴压比时可以设置构造边缘构件的条件。,墙肢构造要求-约束边缘构件,38,墙肢构造要求-约束边缘构件,剪力墙的约束边缘构件可为暗柱、端柱和翼墙（P229 图7-7），构造要求包括沿墙肢长度、配箍特征值、竖向钢筋最小配筋率。1 约束边缘构件沿墙肢的长度lc和箍筋配箍特

12、征值应符合表的要求，其体积配箍率,39,墙肢构造要求-约束边缘构件,40,墙肢构造要求-约束边缘构件,41,墙肢构造要求-约束边缘构件,42,本条为原规程条的修改、完善。补充了三级的要求；补充了按轴压比确定配箍特征值和约束边缘构件长度的规定；补充了箍筋、拉筋肢距的规定；计算配箍率时，箍筋（拉筋）抗拉强度设计值不再受360MPa限制；完善了图的b、d拉筋。,43,2 剪力墙约束边缘构件阴影部分的竖向钢筋除应满足正截面受压（受拉）承载力计算要求外，其配筋率一、二、三级时分别不应小于1.2、1.0%和1.0%，并分别不应少于816、616和614的钢筋3 约束边缘构件内箍筋或拉筋沿竖向的间距，一级不

13、宜大于100mm，二、三级不宜大于150mm；箍筋、拉筋沿水平方向的肢距不宜大于300mm。（本款为新增）,墙肢构造要求-约束边缘构件,44,墙肢构造要求构造边缘构件,1 竖向配筋应满足正截面受压(拉)承载力的要求2 当端柱承受集中荷载时，其竖向钢筋、箍筋直径和间距应满足框架柱的相应要求3 箍筋、拉筋沿水平方向的肢距不宜大于300mm，不应大于竖向钢筋间距的2倍；,45,墙肢构造要求构造边缘构件,4 抗震设计时，对于连体、错层结构以及B级高度高层结构中的剪力墙(筒体)，其构造边缘构件的最小配筋应符合下列要求：1)竖向钢筋最小量应比表中的数值提高0.001Ac采用；2)箍筋的配筋范围宜取图中阴影

14、部分，其配箍特征值v不宜小于0.1。,46,墙肢构造要求构造边缘构件,5 非抗震设计的剪力墙，墙肢端部应配置不少于412的纵向钢筋，箍筋直径不应小于6mm、间距不宜大于250mm。,47,48,墙肢构造要求-钢筋的连接和锚固,非抗震设计 锚固长度为la；抗震时为laE非抗震设计 搭接长度1.2la；抗震时1.2laE暗柱及端柱内纵向钢筋连接和锚固要求宜与框架柱相同。,49,连梁截面设计-（强墙弱梁、强剪弱弯）,对剪力墙开洞形成的跨高比5的连梁，应按本节的方法计算，否则，宜按框架梁进行。连梁最小截面尺寸要求与前同。不满足要求时，可减小截面高度，加大截面宽度；对连梁的M设计值进行调幅，以降低其V设

15、计值；当连梁破坏对承受竖向荷载无大影响时，可考虑在大震作用下该连梁不参与工作，按独立墙肢进行第二次多遇地震作用下结构内力分析，墙肢应按两次计算所得的较大内力进行配筋设计；采用斜向交叉配筋方式配箍筋。,50,剪压比限值要求,永久、短暂设计状况：地震设计状况：跨高比2.5 跨高比 2.5),51,连梁内力设计值,弯矩设计值调幅内力和位移计算时，折减连梁刚度，使连梁的弯矩、剪力值减小；6-7:0.7,8-9:0.5按弹性刚度计算连梁的内力和位移，弯矩组合值乘以折减系数。6-7:0.8,8-9:0.5,52,连梁内力设计值-剪力设计值,一、二、三级剪力墙的连梁9度抗震设计时尚应符合1.3/1.2/1.

16、1,53,连梁内力设计值-剪力设计值,四级及非抗震设计剪力墙的连梁 取最不利内力组合的剪力计算值为剪力设计值,54,连梁承载力验算-受弯承载力（对称配筋）,永久、短暂设计状况地震设计状况,55,连梁承载力验算-受剪承载力,永久、短暂设计状况地震设计状况：跨高比2.5 跨高比 2.5,56,连梁构造要求,最小截面尺寸（限制截面剪压比）配筋：顶面、底面纵向受力筋伸入墙内的锚固长度：laE,la，且600mm沿连梁全长箍筋最大间距和最小直径，抗震时与框架梁端加密区同，非抗震150，6顶层连梁纵向钢筋伸入墙体的范围内的箍筋间距150,57,连梁的腰筋h700mm,8200，跨高比2.5,腰筋面积配筋率

17、 0.3%,58,连梁构造要求,交叉斜撑配筋连梁（梁厚 300）跨高比2的核心筒连梁或框筒梁,宜用；跨高比1的核心筒连梁或框筒梁,应用计算确定纵筋，至少414，伸入墙内长度不小于la，1.15la,加密区长度不小于600及2h，间距不大于100，非 加密区不大于200及0.5b,59,连梁构造要求（新增条文）,60,第条：剪力墙结构连梁中，非抗震设计时，顶面及底面单侧纵向钢筋的最大配筋率不宜大于2.5%；抗震设计时，顶面及底面单侧纵向钢筋的最大配筋率宜符合表的要求。如不满足，则应按实配钢筋进行连梁强剪弱弯的验算。（新增条文）,连梁构造要求（新增条文）,61,连梁构造要求（新增条文）,62,修订

18、原因：,为实现连梁的强剪弱弯，本规程条规定按强剪弱弯要求计算连梁剪力设计值，条又规定了名义剪应力的上限值，两条共同使用，就相当于限制了受弯配筋，连梁的受弯配筋不宜过大。,63,修订原因：,但由于是采用乘以增大系数的方法获得剪力设计值（与实际配筋量无关），容易使设计人员忽略受弯钢筋数量的限制，特别是在计算配筋值很小而按构造要求配置受弯钢筋时，容易忽略强剪弱弯的要求。因此，和条分别给出了最小和最大配筋率的限值，是新增条文，以防止连梁的受弯钢筋配置过多。,64,洞口补强,当剪力墙墙面开有非连续小洞口（其各边长度小于800mm），且在整体计算中不考虑其影响时，应将洞口处被截断的分布钢筋分别集中配置在洞口上、下和左、右两边，且钢筋直径不应小于12mm。穿过连梁的管道宜预埋套管，洞口上、下的有效高度不宜小于梁高的1/3，且不宜小于200mm，洞口处宜配置补强钢筋，被洞口削弱的截面应进行承载力计算,补强纵向钢筋的直径不应小于12mm,65,本章小结思考题,剪力墙结构设计的总流程？注意要点？,66,